ZGODOVINA logP1872 –

porazdelitveni koeficient prvič

definiran –

Berthelot in Jungfleisch: “On the laws that operate for partitition of a substance between two solvents.”

1899 –

Meyer porazd. koef. prvič

uporabljen za korelacijo in razlago1901 –

Overton učinkovitosti bioaktivnih spojin (narkotiki)

Uporaba porazd. koef. za korelacijo z bioaktivnostjo se zelo

razširi: zamudni postopki določanja koncentracije učinkovin (porazdeljevanje –

separacija [npr. timol iz oljne faze z destilacijo z vodno paro] –

detekcija [titracija ipd.]).-

razvoj UV spektroskopije → za večino spojin (ki absorbirajo svetlobo) –enostavno določanje koncentracije-

določanje P v različnih “kombinacijah”

organsko topilo/voda: olivno olje, arašidovo olje, ricinovo olje, laneno olje, kot tudi heptan idr...-

1964 –

začetek “splošne”

uporabe logP kot lipofilni faktor: Hansch uvaja oktanol/voda sistem za določanje logP-

1971 –

Leo, Hansch in Elkins –

publicirajo pregledni članek s podatki za logPza skoraj 6000 spojin (z vključno svojimi 800 meritvami) v sistemu okt./voda

PORAZDELITVENI KOEFICIENT

Oznake (kratice): P, Kp, DD –

distribution koefficient (Pnav, upoštevajte pH)

Definicija: P = c0 / cw

(konc. –

aktivnost)γ

= 1

Termodinamika: molski ulomki, xi

prehod topljenca iz organske v vodno fazo

( ) ( )μ=μ ii 0w

xlnRTxlnRT 000w

0w +μ=+μ

PlnRTxxlnRTG

w

000

0w

0 ==μ−μ=Δ

Povezava med “obema P”:

molski ulomek:

(n = nA

+ nB

+ ...)

2 komp.:

n = c ·

V → →

zanemarimo

= 18 mL → nw

= 55,5 mol/L

= 157,5 mL → n0

= 6,35 mol/L

nnx A

A =

nnnx

BA

AA +=

VVVcVc

xm

A +⋅⋅

=

V0w

V0okt

nnPVVPVV

xc

xxPVcx 0wc

0w

00c

w

0

w

0

w

0TmA ⋅=⋅=⋅==⇒⋅≈

Aditivnost logP vrednosti:Standardni kemijski potencial se razdeli na lipofilno in hidrofilno komponento (predpostavka)

n –

št. hidrofilnih skupin

Kemijski potencial za obe fazi lahko zapišemo: μ

= μ0+ RT...

Če uporabimo koncentracije:

μ0i

( ) ( ) ( )μ+μ=μ 0H

0L

0i www

n

( ) ( ) ( )μ+μ=μ 0H

0L

0i 000

n

( ) ( ) ( ) xlnRTn wwww0H

0Li +μ+μ=μ

( ) ( ) ( ) xlnRTn 00000H

0Li +μ+μ=μ

( ) ( ) ( ) VlnRTclnRTn 0wwwww

0H

0Li ++μ+μ=μ

( ) ( ) ( ) VlnRTclnRTn 000000

0H

0Li ++μ+μ=μ

V RAVNOTEŽJU:; p, T = konst. in ob upoštevanju P = c0

/ cw

:

Potrditev predpostavke:

Če v grafu nanašamo vrednosti lnP za homologno vrsto v odvisnosti

od n, dobimo premico; naklon = , odsek na osi

( ) ( )μ=μ ii 0w

( ) ( ) ( ) ( )[ ]VVlnRTPlnRT 0

0

0w

0w0w0H

0H

0L

0L +μ−μ+μ−μ=

VVln

RTn

RTPln 0

0

0w

0H

0L +

μΔ+

μΔ=

( ) ( )( )μ−μ=μΔ 000w

0

RT/0HμΔ

( )VVlnRT/y 00

0w

0L +μΔ=

DOLOČANJE P (oziroma logP)

a) računsko iz fragmentalnih prispevkovb) eksperimentalno

Ad a):

empirično (baza podatkov)

Hansch:

log P(R –

X)

= log P(R –

H)

+ π(X)

H (vodik) –

nima prispevka k lipofilnosti, korekcije

Rekker:

fi

–

hidrofobna fragmentna konstanta za fragment iai

–

mnogokratnik teh fragmentov v molekulik·cM

–

dodatni člen, “popravki”

–

v različnih primerihpotrebno korigirati vrednost kot mnogokratnik“magične konstante”

(cM)

ckfaPlog M

n

iii ⋅+∑=

Ad b):

-

konvencionalna (klasična) metoda stresanja –

“shake flask method”

-

metoda kontinuiranega vzorčenja (modifikacija gornje metode) –“filter probe”

-

metoda kontinuiranega spiranja kolone –

“regeneration column

method”: dobimo nasičene raztopine (spiranje topljenca, vezanega na

stacionarno fazo v koloni) → gre za razmerje topnosti –

neekzaktno!!

-

uporaba kromatografskih metod (TLC, HPLC), RPLC; ekstrapolacija,

izbor določenega razmerja MeOH : vodna faza; vpliv pH, izbor kolone:

nasičena z oktanolom, blokirane silanolne skupine, RP kolone

Omejitve: majhne polarne molekule (vezanje na stacionarno fazo);

velike molekule –

velikost por

IZBOR ORGANSKEGA TOPILA ZA PORAZDELJEVANJE

n–oktanol -

najbolj uporabljan, najpomembnejši

Nepolarna ali delno polarna topila:cikloheksan, ogljikov tetraklorid, benzen, kloroform-

topljenec prehaja z molekulami vode iz vodne v organsko fazo (hidroksilne spojine, amini, anilini, karboksilne kisline). Tvorba H –

vezi.-

asociacija topljencev v organski fazi (karboksilne kisline). Dimerizacija.

Alkanoli (alkoholi):-

asociirani (linearni, ciklični multimeri)-

mešanje z vodo: do C3

–

mešanje, C4

in C5

– močne interakcije z vodo, C6

– C12

–

šibkejše interakcije, nad C12

–

trdne spojine.-

n-heptanol in n-nonanol –

podobna n-oktanolu; vsebnost vode različna (2.57 mol/L –

heptanol, 2.15 mol/L –

oktanol, 1.93 mol/L –

nonanol; T = 22 ±

1°C)

- različne teorije o asociatih molekul oktanola in vode: tetraedri (Hahsch) –razmerje W/A v z vodo nasičenem oktanolu = 0,28!?; novejše teorije –

“

clustri”-

oktanol nasičen z vodo (2.3 mola H2O/L pri 25°C)-

metode preučevanja: NMR raziskave, dielektrična konstanta, viskoznost...NI SPREMEMB V VSEBNOSTI VODE PRI PORAZDELJEVANJU (kot pri nepolarnih topilih)-

n-heptanol, n-nonanol –

podobna n-oktanolu, možna alternativa

logR : R = H2O površina / CH2

površina; razmerje površin pod trakovoma v NMR spektru za raztopljeno vodo v alkoholu in za protona CH2

skupine, nakatero je pripeta alkoholna OH skupina.

Razmerje W/A >

0.4 pri C4

in C5

alkoholih, pri alkoholih C6

– C12: W/A <

0.4;spremembe strukture niso tako izrazite pri n >

6.log 0.4 ≈

-

0.4 (-

0.398)

Estri:največ

olivno olje-

problemi: ↑viskoznost, naravna snov → problematična točnost (neenakost)sestave; kvarjenje –

oksidacija. -

etilacetat –

hidroliza (neprimeren).

COLLANDER-ove ENAČBE

logP2

= a ·

logP1

+ b pomemben a→1; b –

ni pomemben

EKSTRATERMODINAMSKA ZVEZA (Hansch to že ugotovi)

logPizo-pentanol

= 1.17 logPizo-butanol

–

0.17 logPn-oktanol

= 1.24 logPn-butanol

– 0.42

Topnost H2O v n-butanolu: 9.53 mola H2O/L0,977 mol/L –

topnost n-butanola v H2OOstale zveze: CH3Cl/H2O, CHCl4/H2O, ksilen/H2O, benzen/ H2O idr.

Uporabnost logP:

-

predvidevanje biološke aktivnosti (npr. prehod preko membran; QSAR)

-

določevanje asociatov v vodni oziroma organski fazi

-

predvidevanje vodotopnosti (Yalkowsky)

-

določanje pKa

Vpliv medsebojnega (delnega) mešanja vode in oktanola;

P ≠

S0/Sw

Slika 1: Odvisnost odseka na ordinati (●) in naklona (○) Collanderove enačbe od volumskega deleža metanola v mobilni fazi (ø).

Slika 2: Odvisnost logk’

od volumskega deleža metanola v mobilni fazi (ø); □

-

adenin, ●

-

adenozin, ○

-

adenozin 3’, 5’

–

monofosfat.

Figure 3: Molecule of OAcACV in extended and folded conformations.

Table 1: Calculated logk values for tested guanine derivatives at differentmethanol concentrations (v/v) in mobile phase.

Table 2: The equations for logk values of tested guanine derivatives versus percentage MeOH (v/v) in mobile phase obtained by the least-squares linear regression method (using data from Table 1) with Pearsons coefficients ofcorrelation (R).

Figure 4: Relationship between logk values of tested substances and methanol concentration (v/v%) in the mobile phase. The points represent experimentally determined values, the lines are obtained by the least squares linear regression method. The equations are given in Table 2.▲ ACV; Δ

NAcACV; ●

OAcACV;+

diAcACV; x

DCV; ○

NAcDCV;■

OAcDCV; □

diAcDCV.

Table 3: Experimental and calculated logP values by different programs (HYPERCHEM, PACO, CLOGP, KOWWIN, MICROQUSAR and PROLOGP: ATOMIC, ATOMIC5, CDR andcombined)

Table 4: The Pearson correlation coefficients obtained by the least-squares linear regression method for experimentally determined logP values and those calculateda.

Table 5: The differences between calculated and experimentally determined data (Δ

= logPcalc

–

logPexp) with averages of their absolute values (n = 8), are givena).

Figure 5: The dependance of logP calculated by different programs on logPexp

is given. The solid line represents the values where logPexp = logPcalc, whilethe dotted lines represent the area of (0.3 logP units).